Торможение автомобиля. (Блокировка колес, торможение автомобиля, тормозной путь, торможение двигателем)

Эффективность торможения определяет два важных показателя транспортного средства – безопасность и производительность.

Торможение – это искусственно создаваемое сопротивление движению автомобиля или трактора.

Потребность в торможении возникает в случае необходимости: снижения скорости; предотвращения повышения скорости; остановки машины; повышения маневренности машины (подтормаживанием одного борта); удержания транспортного средства неподвижным на стоянке.

Можно выделить следующие способы торможения: системой тормозов, действующих на все колеса, в том числе на колеса прицепа или только на два колеса; двигателем автономно или совместно с тормозами.

Основными показателями тормозных свойств являются время, длина пути торможения и установившееся замедление торможения. Дифференциальное уравнение движения машины можно вывести из уравнения баланса сил, действующих при торможении:

Р_jт = Р_т + Р_i + P_f + P_w

где: Р_jт– сила инерции, возникающая при замедлении машины; Р_т – тормозная сила.

Экстренное торможение с замедлением, близким по величине ускорению свободного падения, вызывает неприятное физиологическое ощущение. Однако, количество таких торможений невелико, обычно не превышает 5...10% от общего числа торможений. Служебное торможение при необходимости снижения скорости или остановки автомобиля производится с невысокой интенсивностью и не вызывает неприятных ощущений у водителя и пассажиров. Замедление торможения j_т при этом составляет 1...1.15 м/с². Стандарт регламентирует установившееся замедление j_т: для легковых автомобилей – 7 м/с² при начальной скорости торможения 80 км/ч; для грузовых автомобилей и автопоездов – 5,5 м/с² при начальной скорости торможения 40 км/ч. В соответствии с требованиями стандарта усилие на педали тормоза не должно превышать 500 Н для легковых и 700 Н – для грузовых автомобилей.

Полное торможение колеса, когда оно перестает вращаться и перемещается только благодаря скольжению (юзом), называют блокировкой. При блокировке колеса в пятне контакта его с дорогой развивается высокая температура. Вследствие изменения механических и температурных условий в зоне взаимодействия шины с поверхностью качения сцепные свойства колеса существенно снижаются. При блокировке практически теряется сцепление колеса с дорогой как в направлении действия касательных, так и боковых сил.

Блокировка колес

При блокировке передних колес задний мост тормозится силой Р_т (рис. 78 а), а передний мост, потеряв сцепление с дорогой, стремится перемешаться в заданном направлении и натягивает трос силой инерции P_jп. возникающей при замедлении движения массы переднего моста. Таким образом, если колеса переднего моста из-за блокировки теряют сцепление с дорогой, то автомобиль продолжает неуправляемое поступательное движение. Но действие тормозной силы на задних колесах все, же должно привести к остановке автомобиля.

На рис. 78б показан случаи блокировки задних колес. Вследствие потери сцепления они набегают под действием силы инерции на передние колеса, которые тормозятся силой Р_т. Натяжение троса, соединяющего мосты, ослабевает, он провисает. При движении автомобиля картина бывает несколько иной вследствие жесткой связи переднего и заднего мостов. Из-за отсутствия боковых реакций дороги на блокированные задние колеса боковые силы, практически всегда имеющие место в условиях эксплуатации (ветер, сила инерции, разные условия движения левого и правого колес), разворачивают задний мост относительно переднего моста. Как только продольная ось машины отклоняется на небольшой угол относительно линии прямолинейного движения автомобиля, сила инерции Р_j начинает заносить задний мост и разворачивать машину задом наперед. После отклонения на некоторый угол прямолинейное движение машины восстановить не удается даже полным растормаживанием колес. Особенно опасна блокировка задних колес на скользкой дороге, потому что в условиях слабого сцепления не удается погасить торможением кинетическую энергию движения машины и она не просто разворачивает автомобиль, а придает ему вращательное движение. В зависимости от конкретных условий вращение машины может быть интенсивным и длительным. Таким образом, при блокировке задних колес наряду с поступательным машина может совершать, еще и вращательное движение. Такое сложное движение более опасно, чем движение автомобиля при блокировке передних колес.

Тормозной путь

Наиболее часто применяемыми оценочными показателями эффективности торможения являются тормозной S_т и остановочный S₀ пути.

Минимальный тормозной путь S_тmin при максимальном замедлении определяют из неравенства кинетической энергии торможения энергии тормозных сил.

На рис. 80 представлен график изменения скорости во времени в процессе торможения автомобиля:

t₁ – время от начала обнаружения опасности до переноса ноги водителя на педаль тормоза – время реакции водителя; t₁=0,2...1,5с и зависит от опыта и состояния водителя, особенностей его характера. При расчетах принимают t₁=0,8 с;

t₂ – время от нажатия на педаль до начала действия тормозного механизма. Зависит от типа привода и его технического состояния. Для гидропривода t₂=0,05...0,1 с, для пневмопривода – 0,8 с;

t₃ – соответствует увеличению замедления от 0 до максимального значения j_тmax – и зависит от эффективности действия тормозов, нагрузки машины, типа и состояния дороги, шин и др.

t₂+t₃ – время срабатывания тормозного привода. Максимальное время срабатывания регламентируется стандартами и не должно быть больше 0,6 с. При этом t₂ не должно превышать 0,2 с;

t₄ – время торможения с j_тmах. Снижение скорости автомобиля начинается с v₁ и продолжается практически по линейному закону до 0.

При достижении автомобилем некоторой скорости водитель отпускает тормозную педаль. Происходит процесс оттормаживания, при котором уменьшается замедление. Время оттормаживания t₅ составляет 0,2 с при оснащении автомобиля гидроприводом и 0,5...1,5 с – пневмоприводом.